-
Die Erfindung betrifft ein Ultraschallsystem, ein Verfahren zum Aufnehmen eines 3D- und/oder 4D-Ultraschallbilds und ein Computerprogrammprodukt.
-
Die zeitabhängige 3D-Ultraschallbildgebung wird oft als 4D-Ultraschallbildgebung bezeichnet. Die 4D-Ultraschallbildgebung von Skelettmuskeln in vivo erfordert spezielle und teure Ultraschallwandler bzw. Ultraschall-Schallköpfe und ist ziemlich kompliziert in der Durchführung.
-
Bei der 3D- und/oder 4D-Ultraschallbildgebung wird ein Ultraschall-Schallkopf entlang eines Körperteils und/oder Gewebes bewegt. Es werden 3D-Ultraschallbilder aufgenommen und die aktuelle Position des Ultraschall-Schallkopfs bestimmt. Aus diesen Daten können später 3D- und/oder 4D-Bilder berechnet werden. Zur Generierung der erforderlichen Daten wird der Ultraschall-Schallkopf in ständigem Gewebekontakt gehalten.
-
Bei einer manuellen Bewegung des Ultraschall-Schallkopfs entlang des Gewebes variiert die Kontaktkraft und/oder die Bewegungsbahn und/oder die Bewegungsgeschwindigkeit entlang des Gewebes, so wie eine resultierende Deformation des Gewebes. Dies erschwert die Reproduzierbarkeit der Messung, z. B. um einen Vergleich der Bilder zu ermöglichen und/oder um 4D-Ultraschallbilder zu berechnen.
-
Weiterhin wird zum Generieren der erforderlichen Positionsdaten ein präzises Positionserfassungssystem verwendet. Die meisten dieser Positionserfassungssysteme können häufig in einem Labor verwendet werden. Die bekannten Positionserfassungssysteme erfordern üblicherweise eine Infraroterfassung und spezielle Markierungen, die an dem Schallkopf und/oder an dem Gewebe angeordnet werden müssen. Folglich können diese Positionserfassungssysteme teuer und/oder ziemlich kompliziert zu verwenden sein.
-
Ein Problem betrifft die Ermöglichung einer vereinfachten 3D- und/oder 4D-Ultraschallbildgebung basierend auf reproduzierbaren Messungen. Insbesondere kann sich das Problem darauf beziehen, eine 3D- und/oder 4D-Ultraschallbildgebung zu ermöglichen, die nicht auf ein ausgeklügeltes Positionserkennungssystem angewiesen ist und/oder die eine Gewebedeformation während der Messung reduziert.
-
Ein Aspekt betrifft ein Ultraschallsystem mit einer Ultraschallvorrichtung, die zumindest einen Ultraschallwandler bzw. Ultraschall-Schallkopf umfasst und konfiguriert ist, ein 3D- und/oder 4D-Ultraschallbild eines Körperteils aufzunehmen, insbesondere in vivo. Ein Gestell umfasst eine bewegliche Befestigungsposition. Zudem umfasst das Ultraschallsystem zumindest einen Encoder. Der Ultraschall-Schallkopf ist so an der Befestigungsposition des Gestells befestigt, dass er zusammen mit der Befestigungsposition beweglich ist. Der Encoder ist konfiguriert, Positionsinformationen über die aktuelle Position des beweglichen Ultraschall-Schallkopfs bereitzustellen.
-
Das Ultraschallsystem umfasst mehrere Elemente wie die Ultraschallvorrichtung und das Gestell und ist konfiguriert, zumindest 3D-Ultraschallbilder zu erzeugen. Durch wiederholtes Erzeugen reproduzierbarer 3D-Ultraschallbilder desselben Abschnitts des Körperteils kann das Ultraschallsystem 4D-Ultraschallbilder erzeugen.
-
Der Ultraschall-Schallkopf erzeugt die Ultraschallwellen und ist konfiguriert, mit dem Körperteil und/oder Gewebe, von dem die Bilder aufgenommen werden, in Kontakt zu kommen. Der Ultraschall-Schallkopf ist vorzugsweise als ein linearer Wandler bzw. Schallkopf implementiert, der üblicherweise zur Abbildung von Skelettmuskeln verwendet wird. In einigen Ausführungsformen kann der Ultraschall-Schallkopf jedoch als ein konvexer Schallkopf oder ein Sektorscanner zum Abbilden anderer Körperteile wie Organe implementiert sein.
-
Das Ultraschallsystem kann konfiguriert sein, die Bilder in vivo zu erzeugen. Dazu kann das System eine Messposition umfassen, an welcher der Körperteil, z. B. eine Gliedmaße und/oder Gewebe, während der Aufnahme der Bilder angeordnet ist. Die Messposition kann Positionierungsmittel wie eine Aufnahmefläche, eine Markierung, einen Endanschlag und/oder einen Befestigungsgut umfassen. In einigen Ausführungsformen ist das Ultraschallsystem dahingehend konfiguriert und/oder optimiert, Skelettmuskeln abzubilden, z. B. die Muskeln einer Gliedmaße.
-
Das Gestell kann Verbindungen und/oder Glieder und/oder Schienen umfassen. Das Gestell kann aus Metall und/oder Kunststoff bereitgestellt werden. Das Gestell kann einen Ständer umfassen, um einen sicheren Stand bereitzustellen. Das Gestell kann angrenzend bzw. benachbart zu und/oder um herum und/oder in der Nähe der Messposition angeordnet sein, an welcher der Körperteil während der Messung angeordnet ist. Diese Messposition kann zumindest teilweise innerhalb des Gestells angeordnet sein, so dass das Gestell die Messposition zumindest teilweise umgibt.
-
Das Gestell umfasst die Befestigungsposition für den Ultraschall-Schallkopf, der zu vorbestimmten Messpositionen und/oder Messzonen innerhalb des Gestells bewegbar ist. Die Befestigungsposition kann eine Aufnahme umfassen, an welcher der Ultraschall-Schallkopf befestigt und/oder fixiert werden kann. Beispielsweise kann der Ultraschall-Schallkopf an die Befestigungsposition geschraubt, geclipst und/oder geklebt werden. Wenn die Befestigungsposition bewegt wird, wird somit auch der daran fixierte Ultraschall-Schallkopf mitbewegt.
-
Die Befestigungsposition kann entlang zumindest einer Führungsschiene des Gestells geführt werden. Die Befestigungsposition kann als ein Schlitten und/oder Wagen bereitgestellt sein, der bewegbar an der Führungsschiene befestigt ist. Die zumindest eine Führungsschiene kann im Wesentlichen linear und/oder gekrümmt bzw. kurvenförmig sein. Auch beim Bewegen bleibt die Befestigungsposition mechanisch an dem Gestellt fixiert. Somit ermöglicht das Gestell eine kontrollierte Führung des an der Befestigungsposition fixierten Ultraschall-Schallkopfs entlang einer vorbestimmten Bahn. Die vorgegebene Bahn ist zumindest eindimensional, vorzugsweise zumindest zweidimensional oder sogar dreidimensional.
-
Um eine Führung entlang einer komplexen Bahn und/oder innerhalb einer 2D- und/oder 3D-Messzone zu ermöglichen, kann das Gestell eine Mehrzahl von Schienen umfassen, entlang denen der Ultraschall-Schallkopf geführt werden kann. Diese Schienen können voneinander beabstandet und/oder in vorbestimmten Winkeln zueinander angeordnet sein. Diese Winkel können konstant gehalten werden und/oder variieren.
-
Der zumindest eine Encoder ist an dem Gestell angeordnet, z. B. an einer Schiene des Gestells. Der Encoder ist als ein Sensor ausgebildet, der einer Position des Ultraschall-Schallkopfs ein elektronisches Positionssignal zuordnet. Der Encoder gibt das elektronische Positionssignal als Positionsinformationen aus. Der Encoder kann als Absolutencoder bereitgestellt sein, der einen absoluten Positionswert liefert, oder als ein Inkrementalencoder, der eine Bewegung zählt, von der eine absolute Position abgeleitet werden kann. Der Encoder kann als ein Linearencoder bereitgestellt sein, der eine lineare Position in ein elektronisches Positionssignal umwandelt, oder als ein Drehencoder, der eine Drehposition in ein elektronisches Positionssignal umwandelt.
-
Das Gestell kann zumindest einen an einer linearen und/oder gekrümmten bzw. kurvenförmigen Schiene angeordneten Linearencoder umfassen, der Positionsinformationen betreffend die Schiene bereitstellt. Das Gestell kann zumindest einen Drehencoder umfassen, der an einem Drehgelenk und/oder Kurvenschiene des Gestells angeordnet ist. Der Drehencoder kann Positionsinformationen betreffend den Drehzustand der Verbindung und/oder betreffend eine Position entlang einer Kurvenschiene bereitstellen.
-
Der Encoder ist konfiguriert, Positionsinformationen über die aktuelle Position des beweglichen Ultraschall-Schallkopfs innerhalb einer vorbestimmten Messzone bereitzustellen. Die Positionsinformationen können detailliert genug sein, um die Bestimmung der 3D-Position des Ultraschall-Schallkopfs zu einem bestimmten Zeitpunkt zu ermöglichen, zu dem ein Ultraschallbild aufgenommen wird. Zur Bestimmung der exakten Position des Ultraschall-Schallkopfs zum Bildgebungszeitpunkt können weitere Kalibrierinformationen betreffend der vorbestimmten Messposition und/oder Messstrecke und/oder Messzone, an/entlang/in der der Ultraschallwandler bewegbar ist, verwendet werden.
-
Das Ultraschallsystem kann eine Mehrzahl von Encodern umfassen, die Positionsinformationen bereitstellen. Jeder Encoder kann eindimensionale Positionsinformationen liefern. Zum Bereitstellen von dreidimensionalen Positionsinformationen über die 3D-Position des Ultraschall-Schallkopfs während der Bildgebung kann das Ultraschallsystem zumindest drei Encoder umfassen. Die von dem (oder allen) Encoder(n) bereitgestellten Positionsinformationen können Orientierungs- bzw. Ausrichtungsinformationen umfassen. Die Positionsinformationen können genau zum gleichen Zeitpunkt bereitgestellt werden, zu dem korrelierte Ultraschallbilder aufgenommen werden. Diese korrelierten Ultraschallbilder können dann unter Berücksichtigung der Gesamtpositionsinformationen aller Encoder zusammengenommen zur Erzeugung von 3D- und/oder 4D-Ultraschallbildern ausgewertet werden.
-
Die Verwendung des zumindest einen Encoders ermöglicht eine erhebliche Vereinfachung gegenüber einem komplexen Positionierungssystem, das sich z. B. auf Infrarotsignale stützt. Encoder liefern zuverlässige Positionsinformationen, während sie Standardkomponenten sind und als solche leicht verfügbar und kostengünstig sind.
-
Die Verwendung des Gestells ermöglicht reproduzierbare und/oder wohldefinierte Scan-/Messpositionen und/oder Scan-/Messbahnen und/oder Scan-/Messzonen. Dadurch werden die 3D-Ultraschallbilder vergleichbar und/oder sie können zur Bereitstellung einer 4D-Ultraschallbildgebung verwendet werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Gestell zumindest ein Positionierbauteil, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf in eine entsprechende Positionierrichtung bewegbar ist. Im Allgemeinen ist das Positionierbauteil konfiguriert, eine Bewegung der Befestigungsposition entlang des Positionierbauteils zu ermöglichen, z. B. über eine Gleit- und/oder eine Getriebeverbindung. Das Positionierbauteil kann eine längliche Form aufweisen. Der Ultraschall-Schallkopf kann entlang des Positionierbauteils bewegbar sein. Das Positionierbauteil kann als eine Führungsschiene bereitgestellt sein. Das Positionierbauteil kann im Wesentlichen linear und/oder im Wesentlichen gekrümmt bzw. kurvenförmig sein. Dementsprechend kann die entsprechende Positionierrichtung im Wesentlichen linear und/oder im Wesentlichen gekrümmt bzw. kurvenförmig sein. Der Ultraschall-Schallkopf kann reversibel in und/oder entlang der Positionierrichtung bewegt werden, d. h. in der und gegen die Positionierrichtung. Somit bietet die Positionierrichtung einen Freiheitsgrad, entlang dem der Ultraschall-Schallkopf bewegt werden kann. Die Positionierrichtung hängt von dem Positionierbauteil ab. Falls beispielsweise das Positionierbauteil eine längliche Führungsschiene ist, folgt die entsprechende Positionierrichtung der länglichen Form und/oder der Erstreckung der Führungsschiene. Das Gestell kann mehr als ein Positionierbauteil umfassen. Vorzugsweise weist das Gestell drei Positionierbauteile auf, entlang denen der Ultraschall-Schallkopf jeweils entlang einer entsprechenden Positionierrichtung bewegbar ist. Dies ermöglicht eine Einstellung der Position des Ultraschall-Schallkopfs in drei Positionierrichtungen und ermöglicht somit die Einstellung der Position und/oder Orientierung bzw. Ausrichtung des Ultraschall-Schallkopfs in drei Dimensionen.
-
In einer Weiterbildung der Ausführungsform umfasst das Ultraschallsystem ferner zumindest einen Antrieb, der konfiguriert ist, den Ultraschall-Schallkopf entlang des zumindest einen Positionierbauteils anzutreiben, z. B. in die und/oder entgegen der Positionierrichtung. Das Ultraschallsystem kann eine Mehrzahl von Antrieben umfassen, z. B. einen dedizierten Antrieb für jedes Positionierbauteil. Der Antrieb kann als Motor, z. B. als Elektromotor, implementiert sein. Der Antrieb kann als Linearantrieb zur Steuerung bzw. Regelung der Position des Ultraschall-Schallkopfs relativ zu und/oder entlang des Positionierbauteils implementiert sein. Der Antrieb kann mit einem Prozessor gekoppelt sein, der den Antriebszustand des Antriebs steuert bzw. regelt. Zudem kann der Antrieb zur Erhöhung der Genauigkeit der Positionsinformationen mit dem zumindest einen Encoder gekoppelt sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Gestell zumindest ein erstes im Wesentlichen lineares Positionierbauteil, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf in einer ersten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung bewegbar ist. Das erste lineare Positionierbauteil kann als eine im Wesentlichen lineare Führungsschiene implementiert sein, entlang der der Ultraschall-Schallkopf direkt oder indirekt bewegbar ist. Beispielsweise kann der Ultraschallwandler an einem Wagen bzw. Schlitten angeordnet sein, der auf dem ersten im Wesentlichen linearen Positionierbauteil fährt. In diesem Fall ist der Ultraschallwandler direkt entlang des ersten im Wesentlichen linearen Positionierbauteils bewegbar. Alternativ kann ein weiteres Positionierbauteil beweglich an dem ersten im Wesentlichen linearen Positionierbauteil angebracht sein, z. B. über eine Gleit- und/oder Getriebeverbindung. Der Ultraschall-Schallkopf kann direkt entlang dem anderen Positionierbauteil bewegbar sein oder indirekt daran entlang bewegbar sein, z. B. über zumindest ein weiteres Positionierbauteil. In diesen Fällen ist der Ultraschall-Schallkopf indirekt entlang des ersten im Wesentlichen linearen Positionierbauteils bewegbar, d. h. über zumindest das andere Positionierbauteil.
-
Die erste im Wesentlichen lineare Positionierrichtung kann im Wesentlichen parallel zu der linearen Erstreckung des ersten im Wesentlichen linearen Positionierbauteils angeordnet sein. Die erste im Wesentlichen lineare Positionierrichtung stellt eine erste im Wesentlichen lineare Bewegungsachse für den Ultraschall-Schallkopf bereit. Der Ultraschall-Schallkopf ist in der und/oder gegen die erste im Wesentlichen lineare Positionierrichtung bewegbar. Die Bewegung entlang der ersten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung kann durch einen ersten dedizierten Antrieb gesteuert bzw. geregelt werden. Ferner kann ein erster dedizierter Encoder bereitgestellt werden, um die im Wesentlichen lineare Position des Ultraschall-Schallkopfs entlang der ersten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung als zumindest einen Teil der Positionsinformationen bereitzustellen.
-
In einer Weiterbildung der Ausführungsform umfasst das Gestell zumindest ein zweites im Wesentlichen lineares Positionierbauteil, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf in einer zweiten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung bewegbar ist. Ähnlich wie bei dem ersten linearen Positionierbauteil kann auch das zweite im Wesentlichen lineare Positionierbauteil als eine im Wesentlichen lineare Führungsschiene implementiert sein, entlang der der Ultraschall-Schallkopf direkt oder indirekt bewegbar ist (vgl. die Erläuterung oben in Bezug auf das erste im Wesentlichen lineare Positionierbauteil).
-
Die zweite im Wesentlichen lineare Positionierrichtung kann im Wesentlichen parallel zu der linearen Erstreckung des zweiten im Wesentlichen linearen Positionierbauteils angeordnet sein. Die zweite im Wesentlichen lineare Positionierrichtung stellt eine zweite im Wesentlichen lineare Bewegungsachse für den Ultraschall-Schallkopf bereit. Der Ultraschall-Schallkopf ist in der und/oder gegen die zweite im Wesentlichen lineare Positionierrichtung bewegbar. Die zweite im Wesentlichen lineare Positionierrichtung kann winklig zu der ersten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung angeordnet sein, insbesondere in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 150°, vorzugsweise einem Winkel von etwa 60° bis etwa 120°, weiter bevorzugt im Wesentlichen senkrecht.
-
Die Bewegung entlang der zweiten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung kann durch einen zweiten dedizierten Antrieb gesteuert bzw. geregelt werden. Ferner kann ein zweiter dedizierter Encoder bereitgestellt werden, um die im Wesentlichen lineare Position des Ultraschall-Schallkopfs entlang der zweiten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung als zumindest einen Teil der Positionsinformationen bereitzustellen.
-
Das Ultraschallsystem kann zumindest ein weiteres im Wesentlichen lineares Positionierbauteil umfassen, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf in einer weiteren im Wesentlichen linearen Positionierrichtung bewegbar ist. Das zumindest eine weitere im Wesentlichen lineare Positionierbauteil kann ähnlich wie das erste und/oder das zweite im Wesentlichen lineare Positionierbauteil implementiert sein, wodurch eine weitere im Wesentlichen lineare Bewegungsachse für den Ultraschall-Schallkopf bereitgestellt wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Gestell zumindest ein im Wesentlichen gekrümmtes bzw. kurvenförmig Positionierbauteil, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf in einer im Wesentlichen gekrümmten bzw. kurvenförmig Positionierrichtung bewegbar ist. Ähnlich wie mit Bezug auf die vorherigen Positionierbauteile beschrieben, kann auch das im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil als eine im Wesentlichen gekrümmte Führungsschiene implementiert sein, entlang der der Ultraschall-Schallkopf direkt oder indirekt bewegbar ist. Beispielsweise kann der Ultraschall-Schallkopf auf einem Schlitten bzw. Wagen angeordnet sein, der auf dem im Wesentlichen gekrümmten Positionierglied fährt. In diesem Fall ist der Ultraschall-Schallkopf direkt entlang des im Wesentlichen gekrümmten Positionierbauteils bewegbar. Alternativ kann ein anderes Positionierbauteil, z. B. das erste und/oder das zweite im Wesentlichen lineare Positionierbauteil, beweglich an dem im Wesentlichen gekrümmten Positionierbauteil angebracht sein, z. B. über eine Gleit- und/oder Getriebeverbindung. Der Ultraschall-Schallkopf kann direkt entlang dem anderen Positionierbauteil bewegbar sein oder indirekt daran entlang bewegbar sein, z. B. über zumindest ein weiteres Positionierbauteil. In diesen Fällen ist der Ultraschall-Schallkopf indirekt entlang des im Wesentlichen gekrümmten Positionierbauteils bewegbar, d. h. über zumindest das andere Positionierbauteil.
-
Die im Wesentlichen gekrümmte bzw. kurvenförmige Positionierrichtung kann im Wesentlichen parallel zu der gekrümmten Erstreckung des im Wesentlichen gekrümmten Positionierbauteils angeordnet sein. Die im Wesentlichen kurvenförmige Positionierrichtung stellt eine im Wesentlichen gekrümmte bzw. kurvenförmige Bewegungsachse für den Ultraschall-Schallkopf bereit. Dabei kann die im Wesentlichen kurvenförmige Positionierrichtung zumindest teilweise kreisförmig und/oder elliptisch sein. Beispielsweise kann das im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil die Form eines Bogens aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist das im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil als zwei parallele kreisförmige Führungsschienen bereitgestellt, die sich über etwa 180° erstrecken, d. h. als Halbkreise.
-
Der Ultraschall-Schallkopf ist in der und/oder entgegen dieser im Wesentlichen kurvenförmigen Positionierrichtung bewegbar. Die im Wesentlichen kurvenförmige Positionierrichtung kann winklig zur ersten und/oder zweiten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung angeordnet sein, insbesondere in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 150°, vorzugsweise einem Winkel von etwa 60° bis etwa 120°, weiter bevorzugt im Wesentlichen senkrecht.
-
Die Bewegung entlang der im Wesentlichen kurvenförmigen Positionierrichtung kann durch einen (z. B. dritten) dedizierten Antrieb gesteuert bzw. geregelt werden. Ferner kann ein (z. B. dritter) dedizierter Encoder bereitgestellt werden, um die im Wesentlichen gekrümmte Position des Ultraschall-Schallkopfs entlang der im Wesentlichen kurvenförmigen Positionierrichtung als zumindest einen Teil der Positionsinformationen bereitzustellen.
-
Die im Wesentlichen kurvenförmige Positionierrichtung und dementsprechend die im Wesentlichen gekrümmte bzw. kurvenförmige Bewegungsachse für den Ultraschall-Schallkopf ermöglicht es, den Schallkopf nicht nur in linearen Richtungen auf das Körperteil und/oder Gewebe zu richten, sondern auch aus und/oder entlang gekrümmter bzw. kurvenförmiger Richtungen. Dies ermöglicht ein breiteres Anwendungsspektrum und kann insbesondere die Aufnahme von Ultraschallbildern von den Seiten der Gliedmaßen ermöglichen.
-
Das Ultraschallsystem kann mehr als ein im Wesentlichen gekrümmtes Positionierbauteil umfassen, entlang dessen der Ultraschall-Schallkopf in im Wesentlichen gekrümmten bzw. kurvenförmigen Positionierrichtungen bewegbar ist. Dieses zumindest eine weitere im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil kann ähnlich wie das beschriebene im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil implementiert sein, wodurch eine weitere im Wesentlichen gekrümmte Bewegungsachse für den Ultraschall-Schallkopf bereitgestellt wird.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das System das erste und das zweite im Wesentlichen lineare Positionierbauteil und das im Wesentlichen gekrümmte Positionierbauteil. Dies ermöglicht eine Bewegung des Ultraschall-Schallkopfs entlang dreier Bewegungsachsen, d. h. entlang der ersten und zweiten im Wesentlichen linearen Positionierrichtung und entlang der im Wesentlichen gekrümmten bzw. kurvenförmigen Positionierrichtung. Diese drei Positionierbauteile ermöglichen eine Vielzahl von dreidimensionalen Bewegungen und ermöglichen eine Aufnahme von Ultraschallbildern von Seiten des Körpers auf bequeme Weise
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ultraschallsystem jeweils einen dedizierten Encoder für jedes Positionierbauteil. Dabei ist jeder dedizierte Encoder konfiguriert, Positionsinformationen über die aktuelle Position des beweglichen Ultraschall-Schallkopfs mit Bezug auf sein dediziertes Positionierbauteil bereitzustellen. Die Ausgabe all dieser dedizierten Encoder kann kombiniert und/oder zum Bestimmen der absoluten Position des Ultraschall-Schallkopfs berücksichtigt werden, z. B. der Position relativ zu allen Positionierbauteilen des Gestells.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Gestell zumindest zwei Positionierbauteile, entlang denen jeweils der Ultraschall-Schallkopfbewegbar ist. Dabei ist ein Positionierbauteil der zumindest zwei Positionierbauteile entlang dem anderen der zumindest zwei Positionierbauteile bewegbar. Die beiden Positionierbauteile können durch eine Gleitverbindung und/oder Getriebeverbindung und/oder durch zumindest ein Zahnrad miteinander verbunden sein. Eines der Positionierbauteile kann relativ zum Boden statisch fixiert sein. Das andere der Positionierbauteile ist entlang und somit relativ zu dem statischen Positionierbauteil bewegbar. Alternativ können beide Positionierbauteile entlang und somit relativ zu einem dritten Positionierbauteil bewegbar sein. Die Relativbewegung kann durch Steuern bzw. Regeln zumindest eines dedizierten Antriebs ermöglicht werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird der Ultraschall-Schallkopf beim Auslösen eines Startsignals automatisch entlang des zumindest einen Positionierbauteils in die entsprechende Positionierrichtung getrieben bzw. gefahren, bis der Ultraschall-Schallkopf den Körperteil berührt. Bei dieser Ausführungsform kann das Positionierbauteil so angeordnet sein, dass die Positionierrichtung auf den Körperteil zeigt. Um das Positionierbauteil auf diese Weise anzuordnen, kann das Positionierbauteil selbst bewegbar sein, z. B. durch Verwendung zumindest eines weiteren Positionierbauteils. Nachdem das Positionierbauteil wie gewünscht angeordnet ist, wird ein Startsignal ausgelöst. Das Auslösen kann mittels einem Interface bzw. einer Schnittstelle und/oder einer Starttaste erfolgen. Beim Auslösen fährt der Ultraschall-Schallkopf automatisch entlang des zuvor angeordneten Positionierbauteils in der entsprechenden Positionierrichtung auf den Körperteil zu. Das Antreiben kann ermöglicht werden, indem ein entsprechender Antrieb zum Antreiben des Schallkopfs entlang des Positionierbauteils gesteuert bzw. geregelt wird. Der Ultraschall-Schallkopf kann bei Kontakt mit dem Körperteil automatisch anhalten. Um den automatischen Stopp zu ermöglichen, kann ein Kontaktsensor an und/oder in der Nähe der Befestigungsposition angeordnet sein. Nachdem der Ultraschall-Schallkopf in Kontakt mit dem Körperteil angeordnet ist, kann die Ultraschallvorrichtung damit beginnen, Ultraschallbilder des Körperteils aufzunehmen.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ultraschallsystem einen Kraftregler, der eine Kontaktkraft steuert bzw. regelt, mit der der Ultraschall-Schallkopf während der Aufnahme von Ultraschallbildern auf den Körperteil gepresst wird. Der Kraftregler kann als ein Kontaktsensor bereitgestellt sein. Der Kraftregler kann direkt und/oder indirekt mit dem Antrieb kommunizieren, der den Ultraschall-Schallkopf entlang des Positionierbauteils antreibt. Sobald der Ultraschall-Schallkopf eine vorgegebene Kontaktkraft auf den Körperteil erreicht, wird der Antrieb bei der vorgegebenen Kontaktkraft gestoppt. Je nach Empfindlichkeit des Sensors stoppt der Ultraschall-Schallkopf den Ultraschall-Schallkopf immer bei der exakt gleichen Kontaktkraft. Dadurch ergibt sich eine reproduzierbare Deformation und Bildgebungsposition des Ultraschall-Schallkopfs. Dadurch kann die Reproduzierbarkeit für die Aufnahme der Ultraschallbilder erhöht werden. Das Ultraschallsystem kann so konfiguriert sein, dass es nur Ultraschallbilder aufnimmt, wenn die vorbestimmte Kontaktkraft erreicht ist. Das Ultraschallsystem kann konfiguriert sein, die vorbestimmte Kontaktkraft beizubehalten, während es sich entlang eines Scan-/Messweges und/oder innerhalb einer Scan-/Messzone bewegt.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ultraschallsystem ferner ein Interface bzw. Schnittstelle, die zum Eingeben einer Scanposition an dem Körperteil und/oder einer Scanbahn entlang des Körperteils konfiguriert ist. Dabei ist das Ultraschallsystem konfiguriert, den Ultraschall-Schallkopf zu der Scanposition und/oder entlang der Scanbahn zu bewegen und zumindest ein 3D-Ultraschallbild des Körperteils an der Scanposition und/oder während der Bewegung entlang der Scanbahn aufzunehmen. Die Schnittstelle kann als GUI, eine „grafische Benutzeroberfläche bzw. -schnittstelle“ implementiert sein. Die Schnittstelle kann mit einem Softwaremodul verbunden sein und/oder von diesem gesteuert bzw. geregelt werden, das auf einem Computerprozessor ausgeführt wird. Das Softwaremodul kann mit weiteren Elementen des Ultraschallsystems verbunden sein und/oder diese steuern bzw. regeln, z. B. den zumindest einen Encoder, zumindest einen Antrieb, den Kraftregler und/oder weitere Sensoren. Bei Eingabe einer Scanposition wird der Ultraschall-Schallkopf zu dieser Scanposition getrieben bzw. gefahren und nimmt zumindest ein 3D-Ultraschallbild auf. Bei Eingabe einer Scanbahn wird der Ultraschall-Schallkopf zu einem Anfangspunkt dieser Scanbahn getrieben bzw. gefahren, nimmt an diesem Anfang ein erstes 3D-Ultraschallbild auf und fährt dann entlang der Scanbahn zu einem dortigen Endpunkt der Scanbahn, während er eine Mehrzahl von 3D-Ultraschallbildern aufnimmt. Während der Fahrt entlang der Scanbahn kann der Ultraschall-Schallkopf mit dem Körperteil in Kontakt bleiben. Dabei verläuft die Scanbahn entlang der Oberfläche des Körperteils. Die Scanbahn kann entlang der Oberfläche des Körperteils eine komplexe 3D-Form aufweisen. Alternativ kann die Scanbahn einer im Wesentlichen eindimensionalen (= linearen) Linie entlang der Oberfläche des Körperteils folgen. Es können mehr als ein Antrieb und/oder mehr als ein Positionierbauteil verwendet werden, um zu ermöglichen, dass der Ultraschall-Schallkopf der Scanbahn folgt.
-
Das automatische Anfahren der Scanposition und/oder entlang der Scanspur kann durch einen Kraftregler unterstützt werden, der die Kontaktkraft des auf den Körperteil pressenden Ultraschall-Schallkopfs steuert bzw. regelt. Das automatische Anfahren und/oder die Verwendung des Kraftreglers ermöglichen die Aufnahme von 3D-Ultraschallbildern unter reproduzierbaren Bedingungen.
-
In einer Weiterbildung des Ausführungsbeispiels ist das Ultraschallsystem konfiguriert, wiederholt 3D-Ultraschallbilder an der Scanposition und/oder entlang der Scanspur aufzunehmen und dadurch ein 4D-Ultraschallbild bereitzustellen. Beispielsweise kann der Ultraschall-Schallkopf 3D-Ultraschallbilder an der Scanposition in gleichen Zeitintervallen, z. B. bei 1 Hz, aufnehmen. Dies ermöglicht das Aufnehmen von 4D-Ultraschallbildern beispielsweise von Muskeln des Körperteils, während sich diese Muskeln zusammenziehen und/oder entspannen. Ein Kraftregler kann den Ultraschall-Schallkopf bei einer kontrollierten und/oder konstanten Kontaktkraft mit dem Körperteil halten.
-
Gleichermaßen kann der Ultraschall-Schallkopf wiederholt entlang der Scanbahn fahren, während er entlang der Scanbahn 3D-Ultraschallbilder aufnimmt, vorzugsweise an den gleichen Positionen. Dies ermöglicht die Aufnahme von 4D-Ultraschallbildern des Körperteils. Da die Bewegung des Ultraschall-Schallkopfs entlang der Scanspur automatisch gesteuert bzw. geregelt wird, z. B. durch ein Softwaremodul, sind die 3D-Ultraschallbilder gut reproduzierbar und können (z. B. auch durch das Softwaremodul) zur Erzeugung des 4D-Ultraschallbilder zusammengesetzt werden.
-
Ein Aspekt betrifft ein Verfahren zum Aufnehmen eines 3D- und/oder 4D-Ultraschallbilds eines Körperteils mit den Schritten:
- - Bereitstellen einer Ultraschallvorrichtung mit zumindest einem Ultraschall-Schallkopf, die konfiguriert ist, ein 3D- und/oder 4D-Ultraschallbild eines Körperteils aufzunehmen;
- - Bereitstellen eines Gestells mit einer beweglichen Befestigungsposition;
- - Befestigen des Ultraschall-Schallkopfs an der Befestigungsposition des Gestells derart, dass er zusammen mit der Befestigungsposition beweglich ist;
- - Bewegen des befestigten Ultraschall-Schallkopfs zu dem Körperteil und Aufnehmen des 3D- und/oder 4D-Ultraschallbilds des Körperteils; und
- - Bereitstellen von Positionsinformationen über die aktuelle Position des beweglichen Ultraschall-Schallkopfs durch zumindest einen Encoder.
-
Das Verfahren kann mit dem Ultraschallsystem gemäß dem vorherigen Aspekt implementiert werden. Daher gilt die Beschreibung des Ultraschallsystems für das Verfahren und umgekehrt.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die Schritte:
- - Eingeben einer Scanposition und/oder einer Scanbahn an einem Interface bzw. einer Schnittstelle;
- - Antreiben bzw. Fahren des Ultraschall-Schallkopfs zu der Scanposition und/oder entlang der Scanbahn; und
- - Aufnehmen zumindest eines 3D-Ultraschallbilds an der Scanposition und/oder entlang der Scanbahn.
-
Hierbei ermöglicht das wiederholte Aufnehmen von 3D-Ultraschallbildern an denselben Positionen, z. B. Positionen entlang der Scanbahn, das Erzeugen in vivo von 4D-Ultraschallbildern von Gliedmaßen, z. B. von Beinmuskeln, während sich der entsprechende Fuß bewegt und/oder bewegt wird, und/oder der Armmuskulatur, während sich die entsprechende Hand bewegt und/oder bewegt wird.
-
Ein Aspekt betrifft ein Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren Speichermedium, das ein oder mehrere Programme speichert, wobei das eine oder die mehreren Programme Anweisungen umfassen, die, wenn sie von zumindest einem programmierbaren Prozessor ausgeführt werden, den zumindest einen programmierbaren Prozessor veranlassen, das Verfahren gemäß dem vorherigen Aspekt durchzuführen
-
Das Computerprogrammprodukt kann mit dem Ultraschallsystem gemäß dem ersten Aspekt implementiert werden. Daher gilt die Beschreibung des Ultraschallsystems für das Computerprogrammprodukt und umgekehrt.
-
Das Computerprogrammprodukt kann zum Eingeben einer Scanposition und/oder einer Scanbahn verwendet werden. Darüber hinaus kann es zum Steuern bzw. Regeln der Bewegung des Ultraschall-Schallkopfs in Richtung der Scanposition und/oder entlang der Scanbahn verwendet werden. Es kann auch verwendet werden, um die 3D-Ultraschallbilder zu erzeugen und unter Berücksichtigung der von dem zumindest einen Encoder bereitgestellten Positionsinformationen verbesserte 3D-Ultraschallbilder und/oder 4D-Ultraschallbilder zu erzeugen.
-
Das Computerprogrammprodukt kann mit einem Interfache bzw. einer Schnittstelle, z. B. einer GUI, und/oder einem Computerprozessor verbunden sein.
-
Die Begriffe oben, unten, unten, oben usw. beziehen sich dabei auf das Bezugssystem der Erde in einer Befestigungsposition des Gegenstands.
-
Die in den Ansprüchen und der Beschreibung angegebenen Zahlen und/oder Winkel sind nicht auf die exakten Zahlen und/oder Winkel beschränkt, sondern können Messungenauigkeiten in Grenzen enthalten, die noch eine Lösung des zugrunde liegenden Problems ermöglichen.
-
Die Erfindung wird weiter mit Bezug auf die in der Figur gezeigten Ausführungsformen veranschaulicht. Merkmale der in der Figur gezeigten Ausführungsformen können mit alternativen Ausführungsformen kombiniert werden. Die Ausführungsform ist gezeigt durch:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Ultraschallsystems.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Ultraschallsystems 1. Das Ultraschallsystem 1 umfasst ein Ultraschallvorrichtung 10 und ein Gestell 20. Das Ultraschallvorrichtung 10 umfasst einen Ultraschallwandler bzw. Ultraschall-Schallkopf 11, der Ultraschall emittiert und/oder empfängt.
-
Das Gestell 20 umfasst eine Mehrzahl von Positionierbauteilen, nämlich ein erstes Positionierbauteil 21, ein zweites Positionierbauteil 22 und ein drittes Positionierbauteil 23. Das Gestell 20 kann mehr als diese drei Positionierbauteile umfassen.
-
Das dritte Positionierbauteil 23 besteht aus einer ersten gekrümmten bzw. kurvenförmigen Führungsschiene 23a und einer zweiten gekrümmten bzw. kurvenförmigen Führungsschiene 23b in Form eines Halbkreises. Die beiden gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b sind parallel zueinander angeordnet. Die beiden gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b sind so angeordnet, dass die offenen Seiten der beiden Halbkreise nach unten weisen und sich dabei wie ein liegender Halbzylinder und/oder Dom über eine Messposition 100 spannen. Die Messposition 100 ist als ein Freiraum bereitgestellt, an dem ein Körperteil angeordnet sein kann, während die Ultraschallvorrichtung 10 Ultraschallbilder davon aufnimmt. Der Körperteil kann in die Messposition 100 bewegt werden, indem er durch eine der beiden gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b eingebracht wird.
-
Das Gestell umfasst einen Ständer 24 an jedem der vier Enden der zwei gekrümmten Führungsschienen 23a bzw. 23b. Diese Ständer 24 sorgen für einen sicheren Stand. Die Ständer 24 und das dritte Positionierbauteil 23 bleiben ebenso wie die Messposition 100 statisch fixiert. Alle anderen Elemente des in 1 gezeigten Ultraschallsystems 1 können beweglich sein.
-
Die beiden gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b des dritten Positionierbauteils 23 können beispielsweise an ihren nach oben weisenden Außenseiten mit Zähnen versehen sein, die mit zumindest einem Zahnrad zusammenwirken. Sie können Führungsstangen umfassen.
-
Die beiden gekrümmten Führungsschienen des dritten Positionierbauteils 23 stellen eine feste bzw. fixierte Bewegungsbasis für das zweite Positionierbauteil 22 bereit. Das zweite Positionierbauteil 22 ist als im Wesentlichen lineare Führungsschiene bereitgestellt. Das zweite Positionierbauteil 22 erstreckt sich von einem ersten zu einem zweiten Ende in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung. Jedes dieser Enden ruht auf einer jeweiligen der beiden gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b.
-
Ein erster Schlitten bzw. Wagen 22a ist an einem ersten horizontalen Ende des zweiten Positionierbauteils 22 angeordnet und ein zweiter Schlitten bzw. Wagen 22b ist an einem zweiten horizontalen Ende gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt zu dem ersten Ende angeordnet. Das zweite Positionierbauteil 22 erstreckt sich von dem ersten Schlitten 22a zu dem zweiten Schlitten 22b in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung. Der erste Schlitten 22a ist entlang der ersten gekrümmten Führungsschiene 23a des dritten Positionierbauteils 23 bewegbar. Der zweite Schlitten 22a ist entlang der zweiten gekrümmten Führungsschiene 23b des dritten Positionierbauteils 23 bewegbar. Die zwei Schlitten 22, 22b können entlang der zwei gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b auf Führungsstangen geführt werden, die an der Fläche bzw. Oberfläche der jeweiligen gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b angeordnet sind. Zumindest einer der beiden Schlitten 22a, 22b kann mit zumindest einem Zahnrad verbunden sein, das mit Zähnen der gekrümmten Führungsschienen 23a, 23b zusammenwirkt.
-
Die beiden Schlitten 22a, 22b können synchron entlang des dritten Positionierbauteils 23 bewegbar sein, so dass das zweite Positionierbauteil 22 in einem horizontal ausgerichteten Zustand verbleibt.
-
Das zweite Positionierbauteil 22 kann manuell und/oder durch einen dritten Antrieb 43 entlang des dritten Positionierbauteils 23 in einer im Wesentlichen gekrümmten bzw. kurvenförmigen dritten Positionierrichtung D3 angetrieben werden, die durch einen doppelseitigen Pfeil in 1 gekennzeichnet ist. Der dritte Antrieb 43 kann an bzw. auf zumindest einem der beiden Schlitten 22a, 22b angeordnet sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der dritte Antrieb 43 an dem ersten Schlitten 22a angeordnet. Der dritte Antrieb 43 kann z. B. durch ein Softwaremodul und/oder manuell gesteuert bzw. geregelt werden, um reversibel entlang der dritten Positionierrichtung D3 anzutreiben, wodurch die Position und Orientierung bzw. Ausrichtung des beweglichen zweiten Positionierbauteils 22 relativ zu dem statischen dritten Positionierbauteil 23 eingestellt werden.
-
Das zweite Positionierbauteil 22 stellt eine mobile Bewegungsbasis für das erste Positionierbauteil 21 bereit. Das erste Positionierbauteil 21 ist als eine zweite im Wesentlichen lineare Führungsschiene bereitgestellt. Das erste Positionierbauteil 21 erstreckt sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung. Das erste Positionierbauteil 21 ist entlang des zweiten Positionierbauteils 22 bewegbar, insbesondere entlang der Erstreckungsrichtung des zweiten Positionierbauteils 22, d. h. in einer im Wesentlichen horizontal ausgerichteten zweiten Positionierrichtung D2, die durch einen anderen doppelseitigen Pfeil in 1 identifiziert ist.
-
Das erste Positionierbauteil 21 kann beweglich an dem zweiten Positionierbauteil 22 durch einen Schlitten und/oder ein Zahnrad und/oder einen Wagen angebracht sein, der entlang des zweiten Positionierbauteils 22 fährt. Das erste Positionierbauteil 21 kann durch einen zweiten Antrieb 42 entlang des zweiten Positionierbauteils 22 in der zweiten Positionierrichtung D2 reversibel bewegt werden. Der zweite Antrieb 42 kann an einem Ende des zweiten Positionierbauteils 22 angeordnet sein, z. B. an dem Ende, das auf dem zweiten Schlitten 22b ruht. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Positionierbauteil 21 von Hand entlang dem zweiten Positionierbauteil 22 in der zweiten Positionierrichtung D2 reversibel bewegt werden.
-
Das erste Positionierbauteil 21 stellt eine mobile Bewegungsbasis für eine Befestigungsposition 25 des Gestells 20 bereit, an der der Ultraschall-Schallkopf 11 montiert ist. Die Befestigungsposition 25 ist innerhalb einer vorbestimmten Scan-/Messzone des Gestells 20 beweglich. Immer wenn die Befestigungsposition 25 bewegt wird, wird auch der an der Befestigungsposition 25 angebrachte Ultraschall-Schallkopf 11 bewegt.
-
Der Ultraschall-Schallkopf 11 ist entlang des ersten Positionierbauteils 21 bewegbar, insbesondere entlang der Erstreckungsrichtung des ersten Positionierbauteils 21, d. h. in einer im Wesentlichen vertikal ausgerichteten ersten Positionierrichtung D1, die durch einen anderen doppelseitigen Pfeil in 1 identifiziert ist.
-
Der Ultraschall-Schallkopf 11 kann beweglich an dem ersten Positionierbauteil 21 durch einen Schlitten und/oder ein Zahnrad und/oder einen Wagen angebracht sein, der entlang des ersten Positionierbauteils 21 fährt. Der Ultraschall-Schallkopf 11 kann durch einen ersten Antrieb 41 entlang des ersten Positionierbauteils 21 in der ersten Positionierrichtung D1 reversibel bewegt werden. Der erste Antrieb 41 kann an dem dritten Positionierbauteil 21 und angrenzend bzw. benachbart zu dem zweiten Positionierbauteil 22 angeordnet sein.
-
Alternativ kann das gesamte erste Positionierbauteil 21 in der ersten Positionierrichtung D1 relativ zu dem zweiten Positionierbauteil 22 bewegt werden, wodurch zusammen der Ultraschall-Schallkopf 11 entlang der ersten Positionierrichtung D1 bewegt wird.
-
Die erste Positionierrichtung D1 muss nicht immer exakt vertikal ausgerichtet sein. Denn nur wenn das zweite Positionierbauteil 22 am höchsten Punkt und in der Mitte des dritten Positionierbauteils 23 angeordnet ist, ist die erste Positionierrichtung D1 vertikal ausgerichtet. Falls das zweite Positionierbauteil 22 mehr zur Seite des dritten Positionierbauteils 23 bewegt wird, wird das erste Positionierbauteil 21 und damit die erste Positionierrichtung D1 in einem entsprechenden Winkel zu der vertikalen Richtung angeordnet.
-
Das Ultraschallsystem 1 umfasst eine Mehrzahl von Encodern, nämlich einen ersten Encoder 31, einen zweiten Encoder 32 und einen dritten Encoder 33. Das Ultraschallsystem 1 kann mehr als drei Encoder umfassen. Jeder Encoder 31, 32, 33 kann an dem Gestell 20 angebracht sein.
-
Der erste Encoder 31 kann an dem Ultraschall-Schallkopf 11 und/oder der Befestigungsposition 25 angeordnet sein. Der erste Encoder 31 kann als ein Linearencoder implementiert sein. Der erste Encoder 31 stellt ein elektrisches Positionssignal bereit, das die (z. B. relative) Position des Ultraschall-Schallkopfs 11 entlang der ersten Positionierrichtung D1 angibt.
-
Der zweite Encoder 32 kann an dem zweiten Positionierbauteil 22 angeordnet sein, z. B. an dem zweiten Schlitten 22b. Der zweite Encoder 32 kann als Linearencoder implementiert sein. Der zweite Encoder 32 stellt ein elektrisches Positionssignal bereit, das die (z. B. relative) Position des Ultraschall-Schallkopfs 11 und/oder des ersten Positionierbauteils 21 entlang der zweiten Positionierrichtung D2 angibt.
-
Der dritte Encoder 33 kann an dem dritten Positionierbauteil 23 angeordnet sein, z. B. an dem ersten Schlitten 22a. Der dritte Encoder 33 kann als Drehencoder implementiert sein. Der dritte Encoder 33 stellt ein elektrisches Positionssignal bereit, das die (z. B. relative) Position und/oder Ausrichtung des Ultraschall-Schallkopfs 11 und/oder des zweiten Positionierbauteils 22 entlang der dritten Positionierrichtung D3 angibt.
-
Das Ultraschallvorrichtung 10 kann mit einem in der Figur nicht gezeigten Softwaremodul kommunizieren bzw. in Verbindung sein. Dieses Softwaremodul kann konfiguriert sein, die von dem Ultraschallvorrichtung 10 erzeugten Daten und Bilder auszuwerten. Es kann auch konfiguriert sein, weitere Elemente des Ultraschallsystems 1 zu steuern bzw. zu regeln, beispielsweise die Antriebe 41, 42, 43. Es kann auch in Kommunikation bzw. Verbindung mit den Encodern 31, 32, 33 des Ultraschallsystems 1 sein, so dass es die von den Encodern 31, 32, 33 erzeugten elektrischen Positionssignale empfängt.
-
Das Ultraschallsystem 1 umfasst ferner einen Kraftregler, der die Kontaktkraft steuert bzw. regelt, mit welcher der Ultraschall-Schallkopf 11 auf die Messposition 100 und/oder ein an der Messposition 100 angeordnetes Objekt wie ein Körperteil gepresst wird. Der Kraftregler kann an dem ersten Antrieb 41 angeordnet sein. Der erste Antriebsmotor 41 kann als ein Antrieb mit integrierter Kraftregelung bereitgestellt sein, z. B. als Lineardirektmotor mit integrierter Kraftregelung.
-
Die Kraftregelung ermöglicht es, den Ultraschall-Schallkopf 11 mit einer kontrollierten und vorbestimmten Kontaktkraft auf das Gewebe zu pressen. Dadurch kann die Deformation des Gewebes reduziert oder zumindest eine gleichbleibende Deformation ermöglicht werden.
-
Das Gestell 20 stellt die drei Positionierrichtungen D1, D2, D3 bereit, die es ermöglichen, den Ultraschall-Schallkopf 11 innerhalb einer dreidimensionalen Scan-/Messzone über der Messposition 100 anzuordnen. Die gekrümmte bzw. kurvenförmige dritte Positionierrichtung D3 kann eine im Wesentlichen kreisförmige Form aufweisen und kann eine Einstellung der Orientierung bzw. Ausrichtung ermöglichen, in welcher der Ultraschall-Schallkopf 11 der Messposition 100 zugewandt ist.
-
Ein Benutzer kann eine Position entlang der dritten und zweiten Positionierrichtung D3 und D2 eingeben, z. B an einer mit dem Softwaremodul verbundenen Schnittstelle bzw. Interface. Nach Auslösen eines Startsignals kann der erste Antrieb 41 den Ultraschall-Schallkopf 11 automatisch entlang der ersten Positionierrichtung D1 nach unten treiben bzw. fahren, bis der Ultraschall-Schallkopf 11 den Körperteil an der Messposition 100 berührt. Der Benutzer kann einen Startpunkt und/oder einen Endpunkt einer Scanbahn eingeben. Der Benutzer kann auch die vorbestimmte Kontaktkraft eingeben.
-
Das Ultraschallsystem 1 ist konfiguriert, eine verbesserte anatomisch realistische 3D-Bildgebung zu ermöglichen. Die Bildgebung wird in physischem Kontakt mit dem Körperteil durchgeführt. Der Kraftregler ermöglicht eine Reduzierung der Gewebedeformation und/oder zumindest eine gleichbleibende und reproduzierbare Gewebedeformation.
-
Sowohl die kontrollierte und/oder vorgegebene Kontaktkraft als auch die automatisierte Bewegung des Ultraschall-Schallkopfs 11 ermöglichen eine reproduzierbare Messung.
-
Das Ultraschallsystem 1 benötigt kein optisches Positionierungssystem wie ein auf IR basierendes Positionierungssystem.
-
Die Encoder 31, 32, 33 stellen zuverlässige und reproduzierbare Positions- und/oder Ausrichtungsinformationen des Ultraschall-Schallkopfs 11 bereit. Die Positions- und/oder Ausrichtungsinformationen können mit einer Zeitinformation wie einem Zeitstempel versehen werden, um eine Korrelation mit den Ultraschallbildern zu vereinfachen, die durch den Ultraschall-Schallkopf 11 zu entsprechenden Zeitpunkten aufgenommenen. Dazu können auch die Ultraschallbilder mit einer Zeitinformation wie einem Zeitstempel versehen werden.
-
Das Ultraschallsystem 1 benötigt daher kein Motion-Capture-System oder weitere Sensortechnologie zur Positionserfassung.
-
Die Verwendung des Gestells 20 mit dem im Wesentlichen gekrümmten dritten Positionierbauteil 23 ermöglicht ein Anordnen des Ultraschall-Schallkopfs 11 in anatomisch sinnvollen Positionen an Gliedmaßen.
-
Da der Ultraschall-Schallkopf 11 automatisch in Gewebekontakt gehalten werden kann, benötigt das Ultraschallsystem 1 kein Wasserbad oder ähnliches Merkmal.
-
Das Ultraschallsystem 1 ermöglicht das Wiederholen der Messungen unter gleichen Bedingungen, d. h. bei gleicher Kontaktkraft, gleicher Geschwindigkeit und gleichen Scanpositionen. Dies ermöglicht die Erzeugung einer 4D-Ultraschallbildgebung und/oder einer markierten bzw. getaggten Ultraschallbildgebung und/oder einer reproduzierbaren dynamischen 3D-Ultraschallbildgebung durch wiederholte Bildgebung unter gleichen Bedingungen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ultraschallsystem
- 10
- Ultraschallvorrichtung
- 11
- Ultraschall-Schallkopf bzw. -Wandler
- 20
- Gestell
- 21
- erstes Positionierbauteil
- 22
- zweites Positionierbauteil
- 22a
- erster Schlitten bzw. Wagen
- 22b
- zweiter Schlitten bzw. Wagen
- 23
- drittes Positionierbauteil
- 23a
- erste gekrümmte Führungsschiene
- 23b
- zweite gekrümmte Führungsschiene
- 24
- Ständer
- 25
- Befestigungsposition
- 31
- erster Encoder
- 32
- zweiter Encoder
- 33
- dritter Encoder
- 41
- erster Antrieb
- 42
- zweiter Antrieb
- 43
- dritter Antrieb
- 100
- Messposition
- D1
- erste Positionierrichtung
- D2
- zweite Positionierrichtung
- D3
- dritte Positionierrichtung